【流量计】了解涡街流量计:只需3分钟
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这是布林特节能科技的第178期文章
所有的涡街流量计都是基于卡门涡街原理，那么具体是怎么样的呢？
卡门涡街是美籍匈牙利科学家冯·卡门在1911年观察到并研究的现象：当流体绕过非流体线形物体时，物体尾流左右两侧产生的成对的、交替排列的、旋转方向相反的反对称涡旋。在卡门涡街中，根据斯特劳哈尔研究，关系为Sr=fd/V，也就是说，对圆柱绕流，涡街的每个单涡的频率f与绕流速度V成正比，与圆柱体直径成反比。Sr为斯特劳哈尔常数，无量纲，它与旋涡发生体的形状及雷诺数有关系。
看完后大家感觉如何？别着急，看过下图后就明白了！
这张图是流体流过圆柱体时产生的漩涡现象。很明显能看出，这种漩涡的产生具有周期的、交替变化的性质，变化频率与流体速度成正比，这就是卡门涡街现象。涡街流量计就是利用这种现象的性质，通过测量涡流的脱落频率确定流体的速度或流量而支撑的流量计。
涡街流量计 不是涡轮流量计
在日常应用中，有些人会将涡街流量计与涡轮流量计弄混，毕竟名称非常相似。那么涡轮流量计是什么呢？下图是涡轮流量计管道中部分：
很明显可以看出，涡轮流量计与涡街流量计差别非常大，这种流量计是通过管道中涡轮在流体带动下的旋转实现测量，其结构远比涡街流量计复杂。这样复杂的结构带来了流量计中最优秀的精度，同时也带来了易损坏和维护复杂等缺点。
涡街流量计的优点与局限性都有哪些呢？是什么优秀的品质促使涡街流量计如此迅速的发展并占有大量市场呢？
1、结构简单而牢固，无可动部件，可靠性高，长期运行十分可靠；
2、安装简单，维修十分方便；
3、检测传感器不直接接触介质，性能稳定，寿命长；
4、精度较高（与差压式、浮子式相比）
5、测量范围宽，量程比可达1：10；
6、压力损失较小，运行费用低，更具节能意义；
7、在一定的雷诺数范围内，输出信号频率不受流体物理性质和组份变化影响，仪表系数仅与漩涡发生体的形状和尺寸有关测量流体的体积流量无需补偿，调换配件后无需重新标定仪表的系数。
8、应用范围广，蒸汽、气体、液体的流量均可测量。
局限性
1、管道流速不均、不能准确确定流体工况变化时的介质密度、将湿饱和蒸汽假设成干饱和蒸汽进行测量都会造成误差，并且总测量误差会很大。
2、抗震性能差，外来振动会使涡街流量计产生测量误差，甚至无法正常工作，大管径影响更为明显。
3、对测量脏污介质适应性差。
4、直管道要求高。专家指出，涡街流量计支管段一定要保证前40D后20D，才能满足测量要求。
说过这么多，现在终于到正题了：如何用好涡街流量计？
安装
选好涡街流量计后，第一个要面对的就是涡街流量计的安装问题。那么安装时都有哪些需要注意呢？
（1）流量计应水平或垂直安装在与工程通经相对应的管道上。由于涡街流量计的特性，要实现准确测量，必须注意保证慢管测量，因此在水平管道上的涡街流量计一般应选择安装在管道的最低处，垂直管道时，流体的流向应自上而下。
（2）当涡街流量计用作流量调节时，应特别注意将流量调节阀安装在流量计后面，否则小流量时容易出现射流，出现流量调节时截至流量与阀门开度成反比的现象。
（3）涡街流量计对前后直管要求非常苛刻，流量计上游要保障有10到40倍管道直径，下游不小于5倍管道直径。上游直管长度由上游有无直角弯、扩大或缩径管而定。特别要注意的是，在满足要求的情况下，流量计应尽量选择安装在前后直管段尽量大的管道位置处。
（4）测量温度和压力的取温取压点应设置在涡街流量计出口5倍口径意外。
（4）涡街流量计安装时要尽量避免强烈震动、工频干扰信号，如果无法避免这些情况，应当采取减震、屏蔽等措施尽量减小干扰。
（5）在高温管道中，涡街流量计必须垂直向下安装。
日常维护
涡街流量计无可动部件，所以在正常使用情况下，维护的工作量较少。 日常维护的任务是：查看仪表指示累积是否正常；查看仪表供电是否正常；查看仪表体连接件是否损坏和腐蚀；查看仪表外线路有无损坏及腐蚀；查看表体与工艺管道连接处有无泄漏；查看仪表电器接线盒及电子元件盒密封是否良好等。
当被测介质较脏或易结垢时，应定期清洗流量计内壁，清洗时应保护好旋涡发生体及检测探头，注意不要碰伤其表面与棱角。检测放大器外壳端盖在接线调试后应适度旋紧，以保证其密封性。在进行维护检查时不得将液体及杂物留于壳内。
常见故障
现象1：上电后管道内有流体流动，但无信号输出。
处理方法：检查仪表接线是否正确，有无断线。检查仪表安装方向是否正确。检查流量是否低于正常的流量范围。
现象2：上电管道内无流体流动，但有信号输出。
处理方法：检查仪表接地，是否是接地不良引入干扰。检查管道是否有强烈的机械振动。检查环境是否有强电磁干扰，如有大功率电器或变频器等强电设备。
现象3：管道内流体的流量稳定且符合流量要求，但输出变化太大，不稳定。
处理方法：检查管道是否振动过强引入干扰。检查接地是否良好。
现象4：上电后管道内有流体流动，但无信号输出。
处理方法：检查仪表放大器是否有故障。检查检测元件是否损坏。
现象5：上电管道内无流体流动，但有信号输出。
处理方法：检查转换器灵敏度。
探头故障的简单判断方法：
用万用表测量两根信号线的绝缘电阻，当温度高于200°C时，绝缘电阻应大于10兆欧。当温度低于200°C时，绝缘电阻应大于2兆欧。如果绝缘电阻不符合要求说明检测探头可能存在故障。
检测放大器故障的简单判断方法：
用手在检测放大器检测探头引线输入端感应信号，即可粗略判断是否是检测放大器故障。若无信号反映说明检测放大器可能存在故障。
延伸阅读
涡街流量计怎么合理安装？
流量测量仪表的正确安装是保障仪表正常运行的重要环节，若安装不当，轻则影响仪表的使用精度，重则会影响仪表的使用寿命，甚至会损坏仪表。涡街流量计是工业生产中必不可少的测量流量计的仪表，可测量气体如过热蒸汽、氮气等气体，测量液体如水、甲醇等等。下面我们就来谈谈如何正确的安装气体涡街流量计，
（一） 气体涡街流量计安装环境要求：
1． 尽可能避开强电设备、高频设备、强开关电源设备。仪表的供电电源尽可能与这些设备分离。
2． 避开高温热源和辐射源的直接影响。若必须安装，须有隔热通风措施。
3． 避开高湿环境和强腐蚀气体环境。若必须安装，须有通风措施。
4． 涡街流量仪表应尽量避免安装在振动较强的管道上。若必须安装，须在其上下游2D处加设管道紧固装置，并加防振垫，加强抗振效果。
5． 仪表最好安装在室内，安装在室外应注意防水，特别注意在电气接口处应将电缆线弯成U形，避免水顺着电缆线进入放大器壳内。
6． 仪表安装点周围应该留有较充裕的空间，以便安装接线和定期维护。
（二） 气体涡街流量计仪表管道安装要求：
1． 涡街流量仪表对安装点的上下游直管段有一定要求，否则会影响介质在管道中的流场，影响仪表的测量精度。仪表的上下游直管段长度要求见下图
注:调节阀尽可能不安装在涡街流量仪表的上游,而应安装在涡街流量仪表的下游10D处。
2． 上、下游配管内径应相同。如有差异，则配管内径Dp与涡街仪表表体内径Db,应满足以下关系0.98Db≤Dp≤1.05Db上、下游配管应与流量仪表表体内径同心，它们之间的不同轴度应小于0.05Db
3． 仪表与法兰之间的密封垫，在安装时不能凸入管内，其内径应比表体内径大1-2mm
4． 测压孔和测温孔的安装设计。被测管道需要安装温度和压力变送器时，测压孔应设置在下游3-5D处，测温孔应设置在下游6-8D处，见图（七）。D为仪表公称口径，单位：mm
5． 仪表在在管道上可以水平、垂直或倾斜安装。
6． 测量气体时，在垂直管道安装仪表，气体流向不限。但若管道内含少量液体，为了防止液体进入仪表测量管，气流应自下而上流动，如图（四）a所示
7． 测量液体时，为了保证管内充满液体，所以在垂直或倾斜管道安装仪表时，应该保证液体流动方向从下而上。若管道内含少量气体，为了防止气体进入仪表测量管，仪表应安装在管线的较低处。如图所示
8． 测量高温、低温介质时，应注意保温措施。转换器内部（表头壳体内）高温一般不应超过70℃；低温易使转换器内部出现凝露，降低印制电路板的绝缘阻抗，影响仪表正常工作。
来源：仪表工控网
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